牛顿的故事 关于牛顿的故事( 二 )
作为大学教授,牛顿常常忙得不修边幅,往往领带不结,袜带不系好,马裤也不纽扣,就走进了大学餐厅 。有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差,他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理 。他抓住姑娘的手指,错误的把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛得姑娘大叫,离他而去 。牛顿也因此终生未娶 。
牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事,结果作出了科学史上一个个重要的发现 。他马虎拖沓,曾经闹过许多的笑话 。一次,他边读书,边煮鸡蛋,等他揭开锅想吃鸡蛋时,却发现锅里是一只怀表 。还有一次,他请朋友吃饭,当饭菜准备好时,牛顿突然想到一个问题,便独自进了内室,朋友等了他好久还是不见他出来,于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了,鸡骨头留在盘子,不告而别了 。等牛顿想起,出来后,发现了盘子里的骨头,以为自己已经吃过了,便转身又进了内室,继续研究他的问题 。
伟大的成就
在牛顿的全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位 。他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理 。据牛顿本人回忆,他是在1664年和1665年间的冬天,在研读沃利斯博士的《无穷算术》并试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的 。
微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就 。牛顿为解决运动问题,才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的,牛顿称之为"流数术" 。它所处理的一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前已经得到人们的研究了 。但牛顿超越了前人,他站在了更高的角度,对以往分散的努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而完成了微积分发明中最关键的一步,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元 。
1707年,牛顿的代数讲义经整理后出版,定名为《普遍算术》 。他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用 。书中陈述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程,同时对方程的根及其性质进行了深入探讨,引出了方程论方面的丰硕成果,如,他得出了方程的根与其判别式之间的关系,指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数,即“牛顿幂和公式” 。
牛顿对解析几何与综合几何都有贡献 。他在1736年出版的《解析几何》中引入了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率方法 。并将自己的许多研究成果总结成专论《三次曲线枚举》,于1704年发表 。此外,他的数学工作还涉及数值分析、概率论和初等数论等众多领域 。
牛顿是经典力学理论理所当然的开创者 。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律 。
牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就 。那是在假期里,牛顿常常来到母亲的家中,在花园里小坐片刻 。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来 。一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着 。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力 。他认为太阳吸引行星,行星吸引行星,以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力,还用微积分证明了开普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力,证明了任何一曲线运动的质点,若是半径指向静止或匀速直线运动的点,且绕此点扫过与时间成正比的面积,则此质点必受指向该点的向心力的作用,如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比,则向心力与半径的平方成反比 。牛顿还通过了大量实验,证明了任何两物体之间都存在着吸引力,总结出了万有引力定律:
F=G(m1m2/r 2)(m1和m2是两物体的质量,r为两物体之间的距离) 。在同一时期,雷恩、哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥秘,其中以胡克较为突出,他早就意识到引力的平方反比定律,但他缺乏象牛顿那样的数学才能,不能得出定量的表示 。
牛顿运动三定律是构成经典力学的理论基础 。这些定律是在大量实验基础上总结出来的,是解决机械运动问题的基本理论依据 。
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